Synthèse des dix premières années de suivi hydrobiologique du Rhône au niveau de la centrale nucléaire de Saint-Alban (France)
Ten
years of hydrobiological monitoring of the Rhone River near Saint-Alban nuclear power plant (France)
Jean-François
Frugetf1-2),Michel
Centofanti(1'2),Jeanne
DessaixC'2),Jean-Michel
Olivier(2),Jean-Claude
Druart(3) &Pierre-Jean
Martinez(4)(1) ARALEPBP, Biologie Animale, Université Lyon I, Bât. 403, 69622 Villeurbanne cedex, France.
(2) ESA CNRS5023 «Ecologie des EauxDoucesetdes Grands Fleuves», Université Lyon I, 69622 Villeurbanne cedex, France.
(3) INRA, Institut deLimnologie, Station d'Hydrobiologie lacustre, BP 511, 74203 Thonon-les- Bains cedex, France.
(4) GREBE, 23 rue Saint-Michel, 69007Lyon, France.
Résumé. - Le bilan des dix premières années de suivi de l'influence du rejet d'eau de refroidissement de la centrale nucléaire de Saint-Alban, implantée sur le Rhône environ 50 km à l'aval de Lyon, a permis d'établir que les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du Rhône-Moyen sont issues, en premier lieu, de l'anthropi- sation du fleuve et de sa vallée. D'un point de vue biologique, le système a dérivé vers untypepotamiquelent,composéd'espècesubiquistes etrésistanteset dequelques espèces lotiques plus sensibles mais relictuelles. D'un point de vue physico-chimique, ses grandes dimensions et l'inertie que cela confère à la masse d'eau vis-à-vis des apports extérieurs permettentau milieu d'assimiler descharges minérale et organique importantes. Linfluence du rejet d'eau échauffée se manifeste par une augmentation de la température de l'eau à l'aval du site, voire dans la partie court-circuitée. Les effets sur la faune et laflore sont toutefois modérés, ou non significatifs, probablement masqués par les modifications antérieures à l'implantation de lacentrale, dues à l'an- thropisation contemporaine du milieu (régulation et canalisation, rejets domestiques et industriels divers). Lhydrologie et la température apparaissent comme les événements majeurs régissant la dynamique physico-chimique et biologique du secteur (variations inter-annuelles des paramètres physico-chimiques, de la richesse, de ladiversité etde l'abondancedesdifférentes espèces végétalesetanimales). Lasaisonnalitédesfacteurs thermiques et hydrologiques et les conditions hydroclimatiques sont les principauxfac¬
teurs de contrôle.Il apparaitainsi que l'étudede l'évolution des hydrosystèmes fluviaux
Synthèse des dix premières années de suivi hydrobiologique du Rhône au niveau de la centrale nucléaire de Saint-Alban (France)
Ten
years of hydrobiological monitoring of the Rhone River near Saint-Alban nuclear power plant (France)
Jean-François
Frugetf1-2),Michel
Centofanti(1'2),Jeanne
DessaixC'2),Jean-Michel
Olivier(2),Jean-Claude
Druart(3) &Pierre-Jean
Martinez(4)(1) ARALEPBP, Biologie Animale, Université Lyon I, Bât. 403, 69622 Villeurbanne cedex, France.
(2) ESA CNRS5023 «Ecologie des EauxDoucesetdes Grands Fleuves», Université Lyon I, 69622 Villeurbanne cedex, France.
(3) INRA, Institut deLimnologie, Station d'Hydrobiologie lacustre, BP 511, 74203 Thonon-les- Bains cedex, France.
(4) GREBE, 23 rue Saint-Michel, 69007Lyon, France.
Résumé. - Le bilan des dix premières années de suivi de l'influence du rejet d'eau de refroidissement de la centrale nucléaire de Saint-Alban, implantée sur le Rhône environ 50 km à l'aval de Lyon, a permis d'établir que les caractéristiques physiques, chimiques et biologiques du Rhône-Moyen sont issues, en premier lieu, de l'anthropi- sation du fleuve et de sa vallée. D'un point de vue biologique, le système a dérivé vers untypepotamiquelent,composéd'espècesubiquistes etrésistanteset dequelques espèces lotiques plus sensibles mais relictuelles. D'un point de vue physico-chimique, ses grandes dimensions et l'inertie que cela confère à la masse d'eau vis-à-vis des apports extérieurs permettentau milieu d'assimiler descharges minérale et organique importantes. Linfluence du rejet d'eau échauffée se manifeste par une augmentation de la température de l'eau à l'aval du site, voire dans la partie court-circuitée. Les effets sur la faune et laflore sont toutefois modérés, ou non significatifs, probablement masqués par les modifications antérieures à l'implantation de lacentrale, dues à l'an- thropisation contemporaine du milieu (régulation et canalisation, rejets domestiques et industriels divers). Lhydrologie et la température apparaissent comme les événements majeurs régissant la dynamique physico-chimique et biologique du secteur (variations inter-annuelles des paramètres physico-chimiques, de la richesse, de ladiversité etde l'abondancedesdifférentes espèces végétalesetanimales). Lasaisonnalitédesfacteurs thermiques et hydrologiques et les conditions hydroclimatiques sont les principauxfac¬
teurs de contrôle.Il apparaitainsi que l'étudede l'évolution des hydrosystèmes fluviaux
30 J.-F Fruget et ai
et de la dynamique de leurs peuplements impliquent une continuité d'observation et de récolte de données que seules permettent des études à long terme, nécessitant la mise en place de véritables observatoires écologiques du milieu naturel.
Mots-clés - Suivi à long terme, fleuve aménagé, Rhône, physico-chimie, periphyton, phytoplancton, macrophytes, invertébrés benthiques, ichtyofaune.
Abstract - The assessment of the first ten years of monitoring of the discharge of coolingwater from the Saint-Alban nuclearpower plant, built onthe Rhône Riverabout 50 km downstreamfrom the city of Lyon, shows thatfrom the biological viewpoint, the river has shiftedfrom alotiesystemtoward aslow-flowing potamictype, with ubiquitous resistant species plus afewmore lotieandsensitive relict species.In physico-chemical terms, its large size and the inertia that this confers on the water mass in relation to external influences allows this environment to assimilate large quantities of inorganic andorganic inputs. The increase ofthewater temperature in the reservoir downstream from the power plant, or in the by-passed section, shows the influence of the warm water discharge, but the biological effects on the fauna or the flora are moderate, or even insignificant. They are masked by previous man-made alterations thattook place before the power plant was operated, such as regulation works and domestic and in¬
dustrial inputs.The seasonalityofthermal and hydrological factorsandthehydroclimatic conditionsare the maincontrollingfactors.Ittherefore appearsthatthe study oflong-term changes in riversystems including the dynamics oftheiranimal and plantcommunities requires continuous observations and data collections that only long-term studies can provide, implying the setting up of ecological monitoring programmes for the natural environment.
Key words - Long-term survey, regulated river, Rhône River, physico-chemistry, peri¬
phyton, phytoplankton, macrophytes, macroinvertebrates, fish fauna.
1 INTRODUCTION
La plupart des études menées ac¬
tuellement surles grands cours d'eau ont suivi les modifications de leur fonctionnement engendrées par l'homme;lesactivités humaines ayant affectéfleuvesetrivières partout dans le monde (Petts et ai, 1989; Dyne- sius & Nilsson, 1994). Parmi ces ac¬
tivités perturbatrices, les rejets d'eau de refroidissementdes centralesélec¬
triques (nucléaires en particulier) ont pris une place de plus en plus impor¬
tante avec ledéveloppement accéléré de cette forme d'énergie durant les
deux dernières décennies (Khalanski
& Gras, 1996).
Le Rhône n'échappe évidemment pas à cephénomène. Depuisprès de 200 ans l'Homme a profondément modifié le Rhône-Moyen, partie du fleuve située entre Lyon et la con¬
fluence de l'Isère: endiguements du xixe siècle destinés à protéger les ri¬
verains contre les crues et à amélio¬
rer les conditions de navigation;
aménagements hydroélectriques et canalisation contemporains de la Compagnie Nationale du Rhône et utilisation de l'eau du fleuve pour le
30 J.-F Fruget et ai
et de la dynamique de leurs peuplements impliquent une continuité d'observation et de récolte de données que seules permettent des études à long terme, nécessitant la mise en place de véritables observatoires écologiques du milieu naturel.
Mots-clés - Suivi à long terme, fleuve aménagé, Rhône, physico-chimie, periphyton, phytoplancton, macrophytes, invertébrés benthiques, ichtyofaune.
Abstract - The assessment of the first ten years of monitoring of the discharge of coolingwater from the Saint-Alban nuclearpower plant, built onthe Rhône Riverabout 50 km downstreamfrom the city of Lyon, shows thatfrom the biological viewpoint, the river has shiftedfrom alotiesystemtoward aslow-flowing potamictype, with ubiquitous resistant species plus afewmore lotieandsensitive relict species.In physico-chemical terms, its large size and the inertia that this confers on the water mass in relation to external influences allows this environment to assimilate large quantities of inorganic andorganic inputs. The increase ofthewater temperature in the reservoir downstream from the power plant, or in the by-passed section, shows the influence of the warm water discharge, but the biological effects on the fauna or the flora are moderate, or even insignificant. They are masked by previous man-made alterations thattook place before the power plant was operated, such as regulation works and domestic and in¬
dustrial inputs.The seasonalityofthermal and hydrological factorsandthehydroclimatic conditionsare the maincontrollingfactors.Ittherefore appearsthatthe study oflong-term changes in riversystems including the dynamics oftheiranimal and plantcommunities requires continuous observations and data collections that only long-term studies can provide, implying the setting up of ecological monitoring programmes for the natural environment.
Key words - Long-term survey, regulated river, Rhône River, physico-chemistry, peri¬
phyton, phytoplankton, macrophytes, macroinvertebrates, fish fauna.
1 INTRODUCTION
La plupart des études menées ac¬
tuellement surles grands cours d'eau ont suivi les modifications de leur fonctionnement engendrées par l'homme;lesactivités humaines ayant affectéfleuvesetrivières partout dans le monde (Petts et ai, 1989; Dyne- sius & Nilsson, 1994). Parmi ces ac¬
tivités perturbatrices, les rejets d'eau de refroidissementdes centralesélec¬
triques (nucléaires en particulier) ont pris une place de plus en plus impor¬
tante avec ledéveloppement accéléré de cette forme d'énergie durant les
deux dernières décennies (Khalanski
& Gras, 1996).
Le Rhône n'échappe évidemment pas à cephénomène. Depuisprès de 200 ans l'Homme a profondément modifié le Rhône-Moyen, partie du fleuve située entre Lyon et la con¬
fluence de l'Isère: endiguements du xixe siècle destinés à protéger les ri¬
verains contre les crues et à amélio¬
rer les conditions de navigation;
aménagements hydroélectriques et canalisation contemporains de la Compagnie Nationale du Rhône et utilisation de l'eau du fleuve pour le
refroidissement des centrales thermi¬
ques classiques etnucléaires (Fruget, 1992). Parallèlement à ces modifica¬
tions physiques, l'extension de villes comme Lyon, etl'existence de grands complexes pétrochimiques ont modi¬
fié la composition chimique des eaux du Rhône. Limpact de ces perturba¬
tions, àlafoisphysiques et chimiques, restait donc à établir. Lobligation de suivi de l'influence surle milieu aqua¬
tique du rejet d'eau de refroidisse¬
ment de la centrale électro-nucléaire de Saint-Alban - St-Maurice, implan¬
tée au débutdes années 80, nous en adonnésl'occasion. Le butde cesui¬
vi est de déterminer la structure des peuplements aquatiques rencontrés et le fonctionnement des milieux in¬
ventoriés en utilisant différents para¬
mètresabiotiques etbiotiques comme outils de mesure (descripteurs de fonctionnement au sens de Bournaud
& Amoros, 1984). De par son carac¬
tère spatio-temporel, ce suivi s'inscrit dans le contexte de l'évolution ré¬
cente de ce secteur du Rhône (amé¬
nagements pour la navigation et l'hydroélectricité, rejets chimiques et thermiques). Un descripteur abioti- que, la physico-chimie de l'eau, et plusieurs descripteurs biotiques, par¬
ticulièrement intégrateurs, les algues du phytoplancton etdu periphyton, les macrophytes aquatiques, les inverté¬
brés benthiques et l'ichtyofaune, sont ainsiéchantillonnés régulièrement. Un bilan des dix premières années de suivi a été établi (ARALEPBR 1997).
Cet article en présente une version synthétique.
Lobjectif de ce bilan peut être for¬
mulésouslaforme des questionssui¬
vantes : (1) quelle est la qualité hydrobiologique actuelle de ce sec¬
teur du Rhône?; (2) des change¬
ments perceptibles se sont-ils produits depuis le milieu des années 80?; (3) quelle est l'influence du ré¬
chauffementartificiel des eauxà l'aval de lacentrale? Chaque fois que cela a été possible, les résultats ont été confrontés à ceux de la campagne de référence 1982-83 (ARALEPBP, 1983).
2 MATÉRIEL ET MÉTHODES
2.1 Secteur d'étude
Lesecteurde Péage-de-Roussillon est situé sur le Rhône-Moyen environ 50 km à l'aval de Lyon (fig. 1A). Ce secteur du fleuve est soumis à d'im¬
portants apports domestiques et in¬
dustriels, en particulierde NH4 et P04 issus d'industries situées à l'amont (Fruget, 1992). Un aménagement hy¬
droélectrique à dérivation y a été im¬
planté en 1977 par la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) puis la centrale nucléaire de Saint-Alban, lo¬
calisée sur la retenue, a été progres¬
sivement mise en service à partir de 1985. A l'état naturel, le fleuve mon¬
trait un important réseau de chenaux tressés (Michelot, 1983; Fruget & Mi- chelot, 1997). Les endiguements du siècle dernier, puis l'aménagement CNR ont modifié cettedynamique flu- refroidissement des centrales thermi¬
ques classiques etnucléaires (Fruget, 1992). Parallèlement à ces modifica¬
tions physiques, l'extension de villes comme Lyon, etl'existence de grands complexes pétrochimiques ont modi¬
fié la composition chimique des eaux du Rhône. Limpact de ces perturba¬
tions, àlafoisphysiques et chimiques, restait donc à établir. Lobligation de suivi de l'influence surle milieu aqua¬
tique du rejet d'eau de refroidisse¬
ment de la centrale électro-nucléaire de Saint-Alban - St-Maurice, implan¬
tée au débutdes années 80, nous en adonnésl'occasion. Le butde cesui¬
vi est de déterminer la structure des peuplements aquatiques rencontrés et le fonctionnement des milieux in¬
ventoriés en utilisant différents para¬
mètresabiotiques etbiotiques comme outils de mesure (descripteurs de fonctionnement au sens de Bournaud
& Amoros, 1984). De par son carac¬
tère spatio-temporel, ce suivi s'inscrit dans le contexte de l'évolution ré¬
cente de ce secteur du Rhône (amé¬
nagements pour la navigation et l'hydroélectricité, rejets chimiques et thermiques). Un descripteur abioti- que, la physico-chimie de l'eau, et plusieurs descripteurs biotiques, par¬
ticulièrement intégrateurs, les algues du phytoplancton etdu periphyton, les macrophytes aquatiques, les inverté¬
brés benthiques et l'ichtyofaune, sont ainsiéchantillonnés régulièrement. Un bilan des dix premières années de suivi a été établi (ARALEPBR 1997).
Cet article en présente une version synthétique.
Lobjectif de ce bilan peut être for¬
mulésouslaforme des questionssui¬
vantes : (1) quelle est la qualité hydrobiologique actuelle de ce sec¬
teur du Rhône?; (2) des change¬
ments perceptibles se sont-ils produits depuis le milieu des années 80?; (3) quelle est l'influence du ré¬
chauffementartificiel des eauxà l'aval de lacentrale? Chaque fois que cela a été possible, les résultats ont été confrontés à ceux de la campagne de référence 1982-83 (ARALEPBP, 1983).
2 MATÉRIEL ET MÉTHODES
2.1 Secteur d'étude
Lesecteurde Péage-de-Roussillon est situé sur le Rhône-Moyen environ 50 km à l'aval de Lyon (fig. 1A). Ce secteur du fleuve est soumis à d'im¬
portants apports domestiques et in¬
dustriels, en particulierde NH4 et P04 issus d'industries situées à l'amont (Fruget, 1992). Un aménagement hy¬
droélectrique à dérivation y a été im¬
planté en 1977 par la Compagnie Nationale du Rhône (CNR) puis la centrale nucléaire de Saint-Alban, lo¬
calisée sur la retenue, a été progres¬
sivement mise en service à partir de 1985. A l'état naturel, le fleuve mon¬
trait un important réseau de chenaux tressés (Michelot, 1983; Fruget & Mi- chelot, 1997). Les endiguements du siècle dernier, puis l'aménagement CNR ont modifié cettedynamique flu-
32 J.-F. Fruget efal.
.*. .' "^*-, **>--5£s^
Photo1.- Vue aérienne de la retenue de St-Pierre-de-Boeufen direction de l'aval.Aucentre, le site de lacentrale de Saint-Alban et son canal d'amenée. En arrière plan, le canalde dérivation, le Rhônecourt-circuité et le pland'eau de St-Pierre-de-Boeuf à l'extrême droite (Photo FRAPNA 26).
Photo 1.- Aerial view of St-Pierre-de-Boauf reservoir inthe downstream direction. Inthe middle part, Saint-Alban nuclear power plant and its headrace canal. Background, the diversion canal, the by-passed section and St-Pierre-de-Bceuf pool onthe right side.
viale. Toutefois, le secteur présente encoredes boisements alluviauxbien conservés et plusieurs bras morts (lô- nes) formant un des derniers grands ensembles de milieux naturels du Rhône à l'aval de Lyon. Une grande partie de ces milieux est toutefois lo¬
calisée entre le canal dedérivation et l'ancien lit du fleuve. Ce dernier est
court-circuité par un barrageet ne re¬
çoit plus qu'un très faible débit réser¬
vé en dehors des crues: 10 à 20 m3/s, pour un débit moyen d'envi¬
ron 1 030m3/s.A côté des ensembles fonctionnels naturels définis par les différents phénomènes succession- nels et géomorphologiques (lônes, Vieux-Rhône), les aménagements an-
32 J.-F. Fruget efal.
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Photo1.- Vue aérienne de la retenue de St-Pierre-de-Boeufen direction de l'aval.Aucentre, le site de lacentrale de Saint-Alban et son canal d'amenée. En arrière plan, le canalde dérivation, le Rhônecourt-circuité et le pland'eau de St-Pierre-de-Boeuf à l'extrême droite (Photo FRAPNA 26).
Photo 1.- Aerial view of St-Pierre-de-Boauf reservoir inthe downstream direction. Inthe middle part, Saint-Alban nuclear power plant and its headrace canal. Background, the diversion canal, the by-passed section and St-Pierre-de-Bceuf pool onthe right side.
viale. Toutefois, le secteur présente encoredes boisements alluviauxbien conservés et plusieurs bras morts (lô- nes) formant un des derniers grands ensembles de milieux naturels du Rhône à l'aval de Lyon. Une grande partie de ces milieux est toutefois lo¬
calisée entre le canal dedérivation et l'ancien lit du fleuve. Ce dernier est
court-circuité par un barrageet ne re¬
çoit plus qu'un très faible débit réser¬
vé en dehors des crues: 10 à 20 m3/s, pour un débit moyen d'envi¬
ron 1 030m3/s.A côté des ensembles fonctionnels naturels définis par les différents phénomènes succession- nels et géomorphologiques (lônes, Vieux-Rhône), les aménagements an-
.M
Photo 2.- Vue de la retenue et de la centrale de Saint-Alban depuis le pont de Chavanay. Le canal d'amenée de la centrale est visibleau centre de la photo. Au premier plan, endiguements et zone rivulaire de la station d'échantillonnage amont (Photo J.F. Fruget).
Photo 2. - View of the reservoir and of Saint-Alban power plant from Chavanay bridge. The headrace canal ofthe powerisvisible inthemiddle part. Foreground, embankments and riparial zone of the upstreamsampling station.
thropiques sont à l'origine d'ensem¬
bles plus ou moins artificiels tels que la retenue ou le canal de dérivation.
La centrale de St-Alban - St-Mau- rice est la dernière unité électro-nu¬
cléaire mise en service sur le Bas-Rhône (juillet 1985 pour la tran¬
che 1 et août 1986 pour la tranche 2). Elle est composée de deux réac¬
teurs de 1300 MW électriques, refroi¬
dis en circuit ouvert par quatre pompes de 30 m3/s (soit 120m3/s au total, lorsquel'installation fonctionne à pleine puissance). La station de pom¬
page se situe au bout d'un canal
d'amenée de 875 m de longueur, pa¬
rallèle au Rhône. Les eaux réchauf¬
fées sont rejetées au fleuve via un canal de rejet de 400 m (fig. 1B).
Cinqstations d'étude ontété répar¬
ties dans les différents milieux afin d'appréhender au mieux l'incidence du rejet d'eau de refroidissement (fig. 1C) : la retenue en amont et en aval de la centrale (stations 1 et 2), le canal de dérivation (station3située dans le canal de fuite), le Rhône court-circuité (station 4, localisée dans un secteur endigué à courant très ralenti) et un plan d'eau corres-
.M
Photo 2.- Vue de la retenue et de la centrale de Saint-Alban depuis le pont de Chavanay. Le canal d'amenée de la centrale est visibleau centre de la photo. Au premier plan, endiguements et zone rivulaire de la station d'échantillonnage amont (Photo J.F. Fruget).
Photo 2. - View of the reservoir and of Saint-Alban power plant from Chavanay bridge. The headrace canal ofthe powerisvisible inthemiddle part. Foreground, embankments and riparial zone of the upstreamsampling station.
thropiques sont à l'origine d'ensem¬
bles plus ou moins artificiels tels que la retenue ou le canal de dérivation.
La centrale de St-Alban - St-Mau- rice est la dernière unité électro-nu¬
cléaire mise en service sur le Bas-Rhône (juillet 1985 pour la tran¬
che 1 et août 1986 pour la tranche 2). Elle est composée de deux réac¬
teurs de 1300 MW électriques, refroi¬
dis en circuit ouvert par quatre pompes de 30 m3/s (soit 120m3/s au total, lorsquel'installation fonctionne à pleine puissance). La station de pom¬
page se situe au bout d'un canal
d'amenée de 875 m de longueur, pa¬
rallèle au Rhône. Les eaux réchauf¬
fées sont rejetées au fleuve via un canal de rejet de 400 m (fig. 1B).
Cinqstations d'étude ontété répar¬
ties dans les différents milieux afin d'appréhender au mieux l'incidence du rejet d'eau de refroidissement (fig. 1C) : la retenue en amont et en aval de la centrale (stations 1 et 2), le canal de dérivation (station3située dans le canal de fuite), le Rhône court-circuité (station 4, localisée dans un secteur endigué à courant très ralenti) et un plan d'eau corres-
34 J.-F. Fruget etal.
X
.7
Sate LYON Iraami
JVS(19»)<
II*(1977)1 ISV(1971)1
iBvnwal
|BL(1963)1 IBN(1960)1
MO1 ***«
Am
Vienne
Valence
mtiH.mar
% .DM «952)1
ICA7Ï5BSI \
Gant AV1973 IVA(197011
Arte
Mer Avignon
(
Rhtee
!«>t^flW»*w(J!*S5j) f&^lban-Si-Maurice (1985)| y&*
X À
N
(Cruas(l»5)) PicnctMtt(1967) Trka«ii.([9(n) Man»ule(I95fi)
(AftiMMfi977J)
. canaldc bna^VlenvalMa
VXuiine-écline Centrales*tnmq*es)
etnudeure*()
B
itdMdeuxtranches REP1300 MW-
Condenseu Condenseu tranche1 tranche 2
(4pompes de refroidissement}
12pm3/s Canal de
-Rhôneamont centrale- Temp, moyenne(ft
20 18
°c V»^»
14 12
D
()Hydiaulicité 2
1,5
1
0,5
10 82 8384858687 88899091 929394
Fig. 1. - (A) Situation de la centrale nucléaire de Saint-Alban dans l'aménagement général du Bas-Rhône. (B)Système derefroidissement utilisé par les deux réacteurs REP 1300 MW et débits mobilisés. (C)Localisationdes stations de mesures du programme desurveillance hydroécologique dusite de Saint-Alban. (D) Température moyenne et coefficient d'hydraulicité annuels du Rhône à l'amont de la centrale.
Fig. 1. - (A) Location of Saint-Alban nuclear power plant in the the Lower Rhône hydropower harnessing. (B) Cooling watersystem of Saint-Alban power plant. (C) Location of the sampling stations. (D)Averageyearlytemperature and relative dischargecoefficient of the Rhône upstream fromthe power plant.
pondantàl'ancien litcourt-circuité par la construction de l'évacuateur de cruesdubarrage (station 5).Les rives des stations 1 , 2 et 3sont endiguées par desenrochements de blocs tandis que celles des stations 4 et 5 sont
globalement plus diversifiées et natu¬
relles. La granulométrie du lit du che¬
nal des stations 3 et 4 est grossière (pierres, galets, graviers) à l'opposé de celle de la retenue et du plan d'eau qui est fine (limon-vase).
34 J.-F. Fruget etal.
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Sate LYON Iraami
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Fig. 1. - (A) Situation de la centrale nucléaire de Saint-Alban dans l'aménagement général du Bas-Rhône. (B)Système derefroidissement utilisé par les deux réacteurs REP 1300 MW et débits mobilisés. (C)Localisationdes stations de mesures du programme desurveillance hydroécologique dusite de Saint-Alban. (D) Température moyenne et coefficient d'hydraulicité annuels du Rhône à l'amont de la centrale.
Fig. 1. - (A) Location of Saint-Alban nuclear power plant in the the Lower Rhône hydropower harnessing. (B) Cooling watersystem of Saint-Alban power plant. (C) Location of the sampling stations. (D)Averageyearlytemperature and relative dischargecoefficient of the Rhône upstream fromthe power plant.
pondantàl'ancien litcourt-circuité par la construction de l'évacuateur de cruesdubarrage (station 5).Les rives des stations 1 , 2 et 3sont endiguées par desenrochements de blocs tandis que celles des stations 4 et 5 sont
globalement plus diversifiées et natu¬
relles. La granulométrie du lit du che¬
nal des stations 3 et 4 est grossière (pierres, galets, graviers) à l'opposé de celle de la retenue et du plan d'eau qui est fine (limon-vase).
<f
Chavanay
Valencize amont
EDFrejet Rau de Mallevai Saint-Pierre-de-Buf
5-Plan d'eau
St-Alban
Varèze
1-Amont
CNPEde -St-Maurice
^
Saint-Maurice-l'Exil2-Aval
2'
Péage-de-Roussillon
4-Rhône
Raude
Limony Limony EDFaval
îlede laPlatière
N
lkm
Sablons
Sanne
Seirières Dolon
seuil
S
OrronsPeyraud
3-Canal
defuite
St-Rambert d'Albon
<f
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36 J.-F Fruget er al.
5000 4000 3000 2000 (1600) 1000
m3/s
Rhône- Péage-de-Roussillon -Retenue
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992
35 °C Amont 30 -Rejet .-
1993 1994
25 20, ^
15 I
10 5 0
1985 19
°C -Rejet-
v. il
> '*
''
B
rr
! I
W
vf
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
15
10
5
0
-5
3000 2500
1500 1000 500 0
1985 1986
°C
- Rhônecourt
1985
I,
19B6 MW
Tranches1+2
1985 1986
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
D
trt
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
36 J.-F Fruget er al.
5000 4000 3000 2000 (1600) 1000
m3/s
Rhône- Péage-de-Roussillon -Retenue
1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992
35 °C Amont 30 -Rejet .-
1993 1994
25 20, ^
15 I
10 5 0
1985 19
°C -Rejet-
v. il
> '*
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1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
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3000 2500
1500 1000 500 0
1985 1986
°C
- Rhônecourt
1985
I,
19B6 MW
Tranches1+2
1985 1986
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
D
trt
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994
La période d'étude montre des dé¬
bitsparticulièrement excédentairesau début des années 80et, inversement, un déficit annuel marqué de 1989 à
1991 (fig. 1D & 2A). Les années 82 et 83, mais aussi 87, 88 et 94 sont hydrologiquement excédentaires. A l'inverse, l'année 1989 apparaît forte¬
ment déficitaire (débit moyen = 718m3/s; hydraulicité = 0,7). Elle constitue une année charnière, mar¬
quant le début de trois années défi¬
citaires. Les années92 et93 peuvent ensuite être qualifiées «d'hydrologi- quement normales».Cette période se termine brusquement par les impor¬
tantes crues d'octobre 93 et de jan¬
vier 94. Toutefois, l'intensité de celles-ci reste inférieure à celle de la crue décennale (4500m3/s).
La température moyenne annuelle du Rhône à l'amont immédiat de la centrale est de 13,9 °C pour la chro¬
nique de référence 1988-1994. Diffé¬
rentes périodes thermiques ont été enregistrées sur cette chronique (fig. 1D& 2B) : 1988 à 1991 sont des annéesàtempératures moyennes an¬
nuelles «élevées» (>14°C); puis
une diminution s'effectue de 1991 à
1993,année où latempérature estin¬
férieure à 13°C; enfin, 1994 est à nouveau une année chaude (on y note la température moyenne men¬
suelle la plus élevée: 24,5 °C en juillet). Lannée 1989 présente la moyenne annuelle la plus élevée (14,8°C).
2.2 Relevés de terrain
Lesmesures physico-chimiquesef¬
fectuées sont de deux types: d'une part l'analyse ponctuelle et saison¬
nière de 20 paramètres physico-chi¬
miques (température, conductivité, pH, oxygène dissous, charge organi¬
que et minérale) indicateurs de la qualité de l'eau aux 5stations, d'autre part une surveillance plus particulière de la retenue à l'amont et à l'aval de la centrale portant sur 4 paramètres (température, conductivité, pH, oxy¬
gène dissous) mesurés de façon sai¬
sonnière sur destransects réalisésen travers du fleuve et à différentes pro¬
fondeurs.
Fig. 2. - (A) Débits moyens journaliers du Rhône au niveau de la retenue de l'aménagement CNR de Péage-de-Roussillon. (B) Température moyenne journalière de référence du Rhône à l'amont de la centrale ettempérature au canal de rejet enregistrée par les stations de mesures automatiques EDF (voir leur localisation fig. 1C).(C)Ecartthermique, exprimé envaleurs moyennes journalières, entre lesdeuxstations précédentes. (D) Idem (C) mais pourla station Rhônecourt- circuité- (E) Puissance moyennejournalière cumulée des deux tranches de la centrale de Saint- Alban.
Fig. 2. - (A) Average daily discharge of the Middle Rhône River at Péage-de-Roussillon. (B) Average dailytemperature of the Rhône River upstream and immediately downstream from the outflowof heatedwater of Saint-Alban nuclear plant recorded by EDF automaticmeasuring stations (see fig. 1C for location). (C)Temperature rise, expressed as average daily values, between the two previous stations. (D) Idem (C) but for the by-passed section. (E) Average daily power of Saint-Alban nuclear plant.
La période d'étude montre des dé¬
bitsparticulièrement excédentairesau début des années 80et, inversement, un déficit annuel marqué de 1989 à
1991 (fig. 1D & 2A). Les années 82 et 83, mais aussi 87, 88 et 94 sont hydrologiquement excédentaires. A l'inverse, l'année 1989 apparaît forte¬
ment déficitaire (débit moyen = 718m3/s; hydraulicité = 0,7). Elle constitue une année charnière, mar¬
quant le début de trois années défi¬
citaires. Les années92 et93 peuvent ensuite être qualifiées «d'hydrologi- quement normales».Cette période se termine brusquement par les impor¬
tantes crues d'octobre 93 et de jan¬
vier 94. Toutefois, l'intensité de celles-ci reste inférieure à celle de la crue décennale (4500m3/s).
La température moyenne annuelle du Rhône à l'amont immédiat de la centrale est de 13,9 °C pour la chro¬
nique de référence 1988-1994. Diffé¬
rentes périodes thermiques ont été enregistrées sur cette chronique (fig. 1D& 2B) : 1988 à 1991 sont des annéesàtempératures moyennes an¬
nuelles «élevées» (>14°C); puis
une diminution s'effectue de 1991 à
1993,année où latempérature estin¬
férieure à 13°C; enfin, 1994 est à nouveau une année chaude (on y note la température moyenne men¬
suelle la plus élevée: 24,5 °C en juillet). Lannée 1989 présente la moyenne annuelle la plus élevée (14,8°C).
2.2 Relevés de terrain
Lesmesures physico-chimiquesef¬
fectuées sont de deux types: d'une part l'analyse ponctuelle et saison¬
nière de 20 paramètres physico-chi¬
miques (température, conductivité, pH, oxygène dissous, charge organi¬
que et minérale) indicateurs de la qualité de l'eau aux 5stations, d'autre part une surveillance plus particulière de la retenue à l'amont et à l'aval de la centrale portant sur 4 paramètres (température, conductivité, pH, oxy¬
gène dissous) mesurés de façon sai¬
sonnière sur destransects réalisésen travers du fleuve et à différentes pro¬
fondeurs.
Fig. 2. - (A) Débits moyens journaliers du Rhône au niveau de la retenue de l'aménagement CNR de Péage-de-Roussillon. (B) Température moyenne journalière de référence du Rhône à l'amont de la centrale ettempérature au canal de rejet enregistrée par les stations de mesures automatiques EDF (voir leur localisation fig. 1C).(C)Ecartthermique, exprimé envaleurs moyennes journalières, entre lesdeuxstations précédentes. (D) Idem (C) mais pourla station Rhônecourt- circuité- (E) Puissance moyennejournalière cumulée des deux tranches de la centrale de Saint- Alban.
Fig. 2. - (A) Average daily discharge of the Middle Rhône River at Péage-de-Roussillon. (B) Average dailytemperature of the Rhône River upstream and immediately downstream from the outflowof heatedwater of Saint-Alban nuclear plant recorded by EDF automaticmeasuring stations (see fig. 1C for location). (C)Temperature rise, expressed as average daily values, between the two previous stations. (D) Idem (C) but for the by-passed section. (E) Average daily power of Saint-Alban nuclear plant.
38 J.-F. Fruget etai Les prélèvements de phytoplanc¬
ton sont effectués de façon saison¬
nière partraits successifs d'un filetde 60pm devide de mailleen pleine eau dans le chenal afin de remplir un pi- lulier d'environ 100 ml. Ce protocole explique le caractère strictementqua¬
litatif des résultats. Le periphyton est recueilli par grattage d'une surface définie de sédiments (cailloux, galets) ou de débris végétaux (branches mortes) dans un liquide décapant à base de formol et d'acide acétique.
Létude de ces algues ne porte que sur 4 stations, la station 3 (canal de dérivation) étant exclue en raisond'un marnage trop important lié au fonc¬
tionnement de l'usine hydroélectrique de Sablons.
Létude de la végétation aquatique macrophytique a lieu au niveau de la retenue, sur la rive gauche en amont de la centrale et sur les deux rives à l'aval. Les relevés sont réalisés selon la méthode des transects successifs (Balocco-Castella, 1988). Ils sont ef¬
fectués sur un transect d'une lon¬
gueur de 1 à 2 m et sur toute la largeurde l'herbier (5à 10m perpen¬
diculaire à la rive). La liste des espè¬
ces présentes est relevée, l'abon¬
dance et la sociabilité de chacune d'elles sont estimées parun indice de recouvrement.
Deux techniques de prélèvements, complémentaires, sont utilisées afin d'échantillonner au mieux la macro¬
faune benthique des différents mi¬
lieux : des substrats artificiels sont déposés près des rives etdes draga
gessont réalisés dans lesparties pro¬
fondes du chenal. Les substrats arti¬
ficiels utilisés dans cette étude sont composés d'une enveloppe de grillage plastique enfermant des pier¬
res plates et 20m de corde sisal. Ils restent immergés pendant quatre se¬
maines, délai moyen nécessaire à leurcolonisation optimum parlafaune littorale, en place ou dérivante. Selon la naturevariable desfonds du fleuve au niveau dusecteur d'étude, lesdra¬
gages sont réalisés àl'aided'une dra¬
gue triangulaire ou d'une drague cylindro-conique de type «Railler du Baty», drague de type océanique ré¬
duite à l'échelle 1/3. Ils permettent des prélèvements de lafaunedu fond proprement dite et du substrat asso¬
cié. Il est à noter que cette combinai¬
son de techniques et ce type de substrat artificiel sont désormais utili¬
sés dans le cadre du Réseau Natio¬
nal de Bassin Rhône-Méditerranée- Corse et du protocole IBGA (IBG adapté aux grands cours d'eau et ri¬
vières profondes) (AERMC, 1997).
Enfin, l'ichtyofaune est échantillon¬
née par pêche électrique selon la mé¬
thode des EPA (Nelva et ai, 1979;
Persat & Copp, 1990; Persat & Oli¬
vier, 1991) qui, outre ladescription de la faune piscicole, permet une des¬
cription multi-ponctuelle de l'habitat par le biais du relevé de diverses ca¬
ractéristiques du milieu.
Tous ces descripteurs sont échan¬
tillonnés de façon saisonnière (4 à 5 passages par an) depuis 1985, voire 1982 pour certains (ARALEPBR
38 J.-F. Fruget etai
Les prélèvements de phytoplanc¬
ton sont effectués de façon saison¬
nière partraits successifs d'un filetde 60pm devide de mailleen pleine eau dans le chenal afin de remplir un pi- lulier d'environ 100 ml. Ce protocole explique le caractère strictementqua¬
litatif des résultats. Le periphyton est recueilli par grattage d'une surface définie de sédiments (cailloux, galets) ou de débris végétaux (branches mortes) dans un liquide décapant à base de formol et d'acide acétique.
Létude de ces algues ne porte que sur 4 stations, la station 3 (canal de dérivation) étant exclue en raisond'un marnage trop important lié au fonc¬
tionnement de l'usine hydroélectrique de Sablons.
Létude de la végétation aquatique macrophytique a lieu au niveau de la retenue, sur la rive gauche en amont de la centrale et sur les deux rives à l'aval. Les relevés sont réalisés selon la méthode des transects successifs (Balocco-Castella, 1988). Ils sont ef¬
fectués sur un transect d'une lon¬
gueur de 1 à 2 m et sur toute la largeurde l'herbier (5à 10m perpen¬
diculaire à la rive). La liste des espè¬
ces présentes est relevée, l'abon¬
dance et la sociabilité de chacune d'elles sont estimées parun indice de recouvrement.
Deux techniques de prélèvements, complémentaires, sont utilisées afin d'échantillonner au mieux la macro¬
faune benthique des différents mi¬
lieux : des substrats artificiels sont déposés près des rives etdes draga
gessont réalisés dans lesparties pro¬
fondes du chenal. Les substrats arti¬
ficiels utilisés dans cette étude sont composés d'une enveloppe de grillage plastique enfermant des pier¬
res plates et 20m de corde sisal. Ils restent immergés pendant quatre se¬
maines, délai moyen nécessaire à leurcolonisation optimum parlafaune littorale, en place ou dérivante. Selon la naturevariable desfonds du fleuve au niveau dusecteur d'étude, lesdra¬
gages sont réalisés àl'aided'une dra¬
gue triangulaire ou d'une drague cylindro-conique de type «Railler du Baty», drague de type océanique ré¬
duite à l'échelle 1/3. Ils permettent des prélèvements de lafaunedu fond proprement dite et du substrat asso¬
cié. Il est à noter que cette combinai¬
son de techniques et ce type de substrat artificiel sont désormais utili¬
sés dans le cadre du Réseau Natio¬
nal de Bassin Rhône-Méditerranée- Corse et du protocole IBGA (IBG adapté aux grands cours d'eau et ri¬
vières profondes) (AERMC, 1997).
Enfin, l'ichtyofaune est échantillon¬
née par pêche électrique selon la mé¬
thode des EPA (Nelva et ai, 1979;
Persat & Copp, 1990; Persat & Oli¬
vier, 1991) qui, outre ladescription de la faune piscicole, permet une des¬
cription multi-ponctuelle de l'habitat par le biais du relevé de diverses ca¬
ractéristiques du milieu.
Tous ces descripteurs sont échan¬
tillonnés de façon saisonnière (4 à 5 passages par an) depuis 1985, voire 1982 pour certains (ARALEPBR
1983). La figure 2 donne un résumé du fonctionnement hydrologique et thermique du Rhône, ainsi que du fonctionnement de la centrale, durant la période d'étude.
2.3 Analyses des données
Les différentstableaux de données ainsi obtenus ont été traités, pour les descripteurs autres que l'ichtyofaune et la végétation macrophytique, à l'aide d'analyses statistiques inter- et intra-classes (ACP ou AFC) (Dolédec
& Chessel, 1989), qui permettent de prendre en compte, ou au contraire d'éliminer, certains effets liés au pro¬
cessus expérimental.
Lanalyse de co-inertie (ACOM) (Chessel &Hanafi, 1996)s'est avérée la méthode la plus adaptée dans le cas de la végétation aquatique. Elle recherche la co-structure entre plu¬
sieurs tableaux et permet de montrer l'existence d'éventuelles ressemblan¬
ces entre ces tableaux (tableaux de dates ou de stations).
Lanalyse factorielle des corres¬
pondances décentrée (Dolédec etai,
1995) a été utilisée pour l'analyse des données piscicoles. Cette méthode permet de prendre en considération l'effort d'échantillonnage.
Lensemble des traitements et des graphiques ont été réalisés avec lelo¬
gicielADE-4 (Thioulouse etai, 1995).
3 RESULTATS
3.1 Physico-chimie
La charge minérale et organique du Rhône-Moyen à Péage-de-Rous¬
sillon présentedesvariations inter-an- nuelles mais elle indique toujours un état de pollution chronique. Elle est globalement miseen évidence parles valeurs d'azote ammoniacal, d'azote Kjeldahl et d'orthophosphates, d'une part; par la DB05 et l'oxydabilité, d'autre part(tabl. I etfig. 3). Si lesap¬
ports minéraux apparaissent plus im¬
portants par rapport à la pollution organique oxydable, -ils sont peu à peu assimilés parles grandes dimen¬
sions du milieu et l'inertie que cela confère à la masse d'eau vis-à-vis des arrivées extérieures. Même si les concentrations sontsouventsupérieu¬
res aux seuils classiquement définis (par rapport à la grille de qualité mul¬
ti-usages de l'Agence de l'Eau Rhône-Méditerranée-Corse, les va¬
leurs moyennes indiquent une pollu¬
tion modérée pour NH4 et NK et une pollution importante pour P04, par exemple), elles sont en réalité repré¬
sentatives d'un grand cours d'eau de plaine de région tempérée industria¬
lisée.
Létude des coordonnées de la première valeur propre des différen¬
tes analyses statistiques de l'ensem¬
ble des résultats du suivi 1982-1994 du site de Saint-Alban montre que l'effet date (saisons et années) est bien supérieur à l'effet station 1983). La figure 2 donne un résumé
du fonctionnement hydrologique et thermique du Rhône, ainsi que du fonctionnement de la centrale, durant la période d'étude.
2.3 Analyses des données
Les différentstableaux de données ainsi obtenus ont été traités, pour les descripteurs autres que l'ichtyofaune et la végétation macrophytique, à l'aide d'analyses statistiques inter- et intra-classes (ACP ou AFC) (Dolédec
& Chessel, 1989), qui permettent de prendre en compte, ou au contraire d'éliminer, certains effets liés au pro¬
cessus expérimental.
Lanalyse de co-inertie (ACOM) (Chessel &Hanafi, 1996)s'est avérée la méthode la plus adaptée dans le cas de la végétation aquatique. Elle recherche la co-structure entre plu¬
sieurs tableaux et permet de montrer l'existence d'éventuelles ressemblan¬
ces entre ces tableaux (tableaux de dates ou de stations).
Lanalyse factorielle des corres¬
pondances décentrée (Dolédec etai,
1995) a été utilisée pour l'analyse des données piscicoles. Cette méthode permet de prendre en considération l'effort d'échantillonnage.
Lensemble des traitements et des graphiques ont été réalisés avec lelo¬
gicielADE-4 (Thioulouse etai, 1995).
3 RESULTATS
3.1 Physico-chimie
La charge minérale et organique du Rhône-Moyen à Péage-de-Rous¬
sillon présentedesvariations inter-an- nuelles mais elle indique toujours un état de pollution chronique. Elle est globalement miseen évidence parles valeurs d'azote ammoniacal, d'azote Kjeldahl et d'orthophosphates, d'une part; par la DB05 et l'oxydabilité, d'autre part(tabl. I etfig. 3). Si lesap¬
ports minéraux apparaissent plus im¬
portants par rapport à la pollution organique oxydable, -ils sont peu à peu assimilés parles grandes dimen¬
sions du milieu et l'inertie que cela confère à la masse d'eau vis-à-vis des arrivées extérieures. Même si les concentrations sontsouventsupérieu¬
res aux seuils classiquement définis (par rapport à la grille de qualité mul¬
ti-usages de l'Agence de l'Eau Rhône-Méditerranée-Corse, les va¬
leurs moyennes indiquent une pollu¬
tion modérée pour NH4 et NK et une pollution importante pour P04, par exemple), elles sont en réalité repré¬
sentatives d'un grand cours d'eau de plaine de région tempérée industria¬
lisée.
Létude des coordonnées de la première valeur propre des différen¬
tes analyses statistiques de l'ensem¬
ble des résultats du suivi 1982-1994 du site de Saint-Alban montre que l'effet date (saisons et années) est bien supérieur à l'effet station
